【摘要】：實(shí)現(xiàn)大豆增產(chǎn)豐收,對于提升我國大豆國際競爭力、保障國家糧食安全具有重要的戰(zhàn)略意義。精密播種粒距分布研究屬于精密播種理論研究中的重要組成部分,提高排種器的粒距一致性對于農(nóng)作物的增產(chǎn)豐收具有關(guān)鍵作用。由文獻(xiàn)總結(jié)出提高排種器粒距一致性需要具備兩個(gè)條件:排種時(shí)形成等時(shí)距種子流;各種子從排種器相同位置排出,且投種軌跡一致。由機(jī)械式強(qiáng)制排種入手,設(shè)計(jì)出采用凸輪推桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)強(qiáng)制排種的型孔容積可變式精密排種器。從理論上分析出采用凸輪推桿排種機(jī)構(gòu)減少了投種形式(僅存在強(qiáng)制投種),且該排種器對種子外形和尺寸差異不敏感,能滿足“兩個(gè)條件”,為提高垂直圓盤排種器的粒距一致性提供了理論支撐。對型孔容積可變式精密排種器進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)。型孔轉(zhuǎn)動(dòng)到排種器最底部時(shí)強(qiáng)制排種,采用依靠彈簧力鎖合、帶尖底從動(dòng)件的盤形凸輪機(jī)構(gòu)。型孔圓盤和凸輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)為:圓盤直徑200 mm,型孔數(shù)30,型孔直徑8~10 mm,型孔深度6.4~7 mm,型孔倒角1~3 mm;凸輪基圓半徑49 mm,推程運(yùn)動(dòng)角24°,升程5 mm,遠(yuǎn)休止角12°,回程運(yùn)動(dòng)角36°。選用“拋物線-直線-拋物線”從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪輪廓極坐標(biāo)方程。最后,對排種器的傳動(dòng)方式、整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并在CATIA中完成了排種器零部件的建模、虛擬裝配和干涉分析。采用響應(yīng)曲面模型(RSM)中的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對排種器型孔參數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì),并在離散元軟件EDEM中實(shí)施試驗(yàn)方案。利用Design-Expert軟件進(jìn)行響應(yīng)曲面回歸分析及預(yù)測尋優(yōu),得出:(1)單粒率和空穴率受直徑和倒角影響顯著;(2)單粒率、空穴率的回歸方程;(3)對于所選大豆,型孔參數(shù)最優(yōu)解為,直徑10 mm、深度6.5mm、倒角2 mm。為驗(yàn)證離散元方法用于型孔參數(shù)優(yōu)化是否正確,進(jìn)行了離散元和JPS-12排種器試驗(yàn)臺(tái)對比試驗(yàn),兩者結(jié)果相近,表明:離散元仿真試驗(yàn)的結(jié)果準(zhǔn)確,型孔參數(shù)的最優(yōu)解可信。為驗(yàn)證型孔容積可變式精密排種器可提高粒距一致性,與毛刷輪式排種器進(jìn)行了粒距分布對比試驗(yàn)。為精確研究合格粒距一致性,采用合格粒距縱向一致性(粒距縱向一致性)和合格粒距橫向一致性(粒距橫向一致性)表示合格粒距一致性;用粒距標(biāo)準(zhǔn)差()、種子偏離中心線距離的標(biāo)準(zhǔn)差()分別衡量兩者的大小。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)兩排種器的粒距縱向、橫向一致性均隨作業(yè)速度增大而變差;(2)型孔容積可變式精密排種器比毛刷輪式排種器粒距縱向一致性提高14%~21%,粒距橫向一致性提高18%~26%,型孔容積可變式精密排種器可提高粒距一致性。為深入分析型孔容積可變式精密排種器提高粒距一致性的原因,借助高速攝像技術(shù)對上述排種器進(jìn)行了投種對比試驗(yàn),從排種時(shí)距和投種軌跡上進(jìn)行分析,結(jié)果表明:采用凸輪推桿機(jī)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)強(qiáng)制排種的型孔容積可變式精密排種器,提高粒距一致性的原因?yàn)?排種時(shí)距穩(wěn)定,投種軌跡均勻一致,即滿足提高排種器粒距一致性需要具備的“兩個(gè)條件”。本文對精密播種理論、精密排種器研究均進(jìn)行了有益的探索。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S223.2

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本文編號(hào)：2769732